早胜牛肉质构特性分析及其应用

赫欣睿，热孜万古力·赛买提，武中庸，车敏娜，陈士恩

（西北民族大学 生命科学与工程学院，甘肃 兰州730124）

早胜牛肉质构特性分析及其应用

赫欣睿，热孜万古力·赛买提，武中庸，车敏娜，陈士恩＊

（西北民族大学 生命科学与工程学院，甘肃 兰州730124）

目的：确立早胜牛里脊肉的最佳质构测试条件并对早胜牛里脊肉品质指标进行综合评定.方法：通过单因素试验确立质构检测的条件范围，在最佳检测范围内以主成分方法分析确定其最佳测定条件.在最佳测定条件下，检测各指标随储藏时间的变化.结果：最佳测定条件为形变量55%、速度50mm／min、初始力11N，综合评价模型为Z＝0.57Z1＋0.23Z2＋0.20Z3.储藏过程中各质构指标总体呈下降趋势.结论：在最佳测定条件下，所得综合评价模型能够较好地反映早胜牛里脊肉的品质.

早胜牛；质构；主成分分析

早胜牛属于我国五大黄牛品种之一秦川牛的优秀类群，也是甘肃省惟一的大型黄牛品种［1］.早胜牛具有体格高大、结构紧凑、肌肉丰满、肉用性能好等特性，现在已经成为当地养殖的主导肉牛群体［2］.目前，有关早胜牛的研究大多集中在胚胎移植、育肥［3］及杂交改良［4－6］等方面，对肉品质的研究报道较少.质构品质是构成肉制食品品质的重要因素，是评价肉制品的重要依据［7］，因而肉品质评价对于提高肉制品的经济效益具有重要意义.

感官评价因其简单易行，可较真实反映不同品质差异而在肉品质评价中被广泛应用.但感官评价需专业人员操作且受外界因素影响较大，因此以仪器测定指标来表现食品品质，成为当前食品开发的重要方面.质地剖面分析法（Texture Profile Analysis，TPA）能够将食品质地感官和力学、几何性质相结合而定义食品品质，其可以作为食品感观评价和仪器分析间的桥梁，从而可以用客观数据来反映食品感官质地信息，弥补感官评价的不足［8－9］.主成分分析能够将高维指标进行降维处理以简化数据结构，简化后各指标虽互不相关，但能综合反映原指标.有关使用质地多面剖析法及主成分分析法进行早胜牛肉质检测的研究尚未见报道.本试验采用质地多面剖析法从硬度（Hardness）、粘附性（Adhesiveness）、内聚性（Cohesiveness）、弹性（Springiness）和咀嚼性（Chewiness）等方面分析早胜牛里脊肉的质构特性，确立最佳检测条件，使用主成分分析方法得出最佳测定条件下的综合评价模型，并检测早胜牛里脊肉各质构指标随时间的变化，以便能够为早胜牛肉制品的开发利用提供依据.

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

原料肉购自甘肃省宁县早胜牛肉联厂，5头早胜牛（2.0～2.5岁，雌性）的里脊肉，宰后4℃条件于4h内带回实验室，去除表面脂肪和结缔组织，待用.TMS-Pro质构仪（STERLING VIRGINIA公司）.

1.2 TPA测定条件

样品去除脂肪和结缔组织后切成1.0cm×1.0cm×1.0cm小丁，将其固定于质构仪上，对样品进行两次压缩，采用TPA模式测定.试验采用圆柱型探头（直径10mm），测试前探头下降速度为120mm／min，测试速度为20～80mm／min，测试后探头回程速度为120mm／min，测定间隔时间为5s；下压比为25%～75%；起始力为3～13N.样品测定在室温条件下进行，每个样品进行5次平行实验，取平均值.本实验中测定硬度（X1）、粘附性（X2）、内聚性（X3）、弹性（X4）和咀嚼性（X5）共5个参数.

1.3 各质构指标随储藏时间的变化规律

以4℃冰箱内储藏的早胜牛里脊肉为试验对象，分别检测第1～6天的牛肉质构指标：硬度、粘附性、弹性、内聚性和咀嚼性随时间的变化规律.每个样品进行5次平行实验，取平均值.

1.4 数据分析

方差分析、标准化评估、主成分分析均采用SPSS 19.0软件.主成分值采用因子得分，提取累积贡献超过85%的前几个主成分.

2 结果与分析

2.1 牛肉质地单因素试验分析

形变量实验中，各指标值随形变量的增加而增加，并于60%时达到最大，其后呈递减趋势，因此后续试验中选择形变量45%、55%、65%作为代表性参考变量.测试速度试验中，试验设定速度为20～80 mm／min，截距5mm／min.各测试指标值都呈锯齿状上升趋势，65%时达最高值，随后逐渐降低，80%时渐升.但各指标值仍以65%时最大，故后续试验中选择测试速度50mm／min、60mm／min、70mm／min为代表性参考变量.试验起始力设置为3～13N，各指标值（除弹性外）于8N时均呈最大值，弹性在起始力11N时上升较显著，因此后续试验中选择起始力5N、8N、11N作为代表性参考变量.

2.2 主成分分析

2.2.1 各质构指标值及相关分析

根据单因素试验结果，将不同测试条件下早胜牛里脊肉相关的质构指标：硬度（X1）、粘附性（X2）、内聚性（X3）、弹性（X4）和咀嚼性（X5）的试验结果见表1.计算早胜牛里脊肉TPA质构指标的皮尔逊积矩相关系［10］，可以得到如表2所示的相关系数矩阵.由表2中数据可知，大部分相关系数的绝对值均大于0.3，表明各个指标间彼此存在着不同程度的相关性.但由于评价指标较多，所得数据在一定程度上信息有所重叠，无法对早胜牛里脊肉的品质进行准确分析，因此对早胜牛里脊肉质构特性进行主成分分析，综合反映原指标［11－12］，从而对早胜牛里脊肉的食用品质进行评定.

表1 不同条件下TPA测定结果

表2 品质性状间的相关系数

2.2.2 主成分筛选及其贡献率

采用SPSS 19.0对表1中各指标数据进行主成分分析，可得相关矩阵的特征值及方差贡献率，其结果见表3.表3描述了主成分初始值对原有变量的总体描述情况.第一主成分（Z1）的方差贡献率为48.948%，第二主成分（Z2）的方差贡献率为25.150%，第三主成分（Z3）的方差贡献率为17.873%，三者累积方差贡献率大于90%，其值可达91.971%.三个主成分包含了样品中的绝大多数信息，因而可以用3个主成分来代替原来的5个质构指标来评价早胜牛里脊肉的质构特性.

表3 相关矩阵的特征值与方差贡献率

2.2.3 主成分载荷分析及其表达式

主成分载荷能够反映各个指标对于主成分贡献率的大小，第一、第二和第三主成分载荷见表4.由表4可知，第一主成分Z1上具有较大载荷的是：咀嚼性（X5）、弹性（X4）、内聚性（X4）.第二主成分Z2上具有较大载荷的是：硬度（X1）、粘附性（X2）.第三主成分Z3上具有较大载荷的是：弹性（X4）、粘附性（X2）.各主成分也主要反映了具有较大载荷的指标信息.对于肉质来说，抗压力与硬度呈正相关，其断裂所需变形量越大，粘聚性就越大，恢复形变的速度就越快，弹性也就越大，咀嚼所需的能量也越高［13］.

表4 主成分载荷矩阵

根据“主成分相应特征值的平方根与特征向量乘积为载荷量［14］”的原则，可以构建主成分与早胜牛里脊肉各品质指标之间的线性关系式，各线性关系式如下：

以3个主成分Z1、Z2、Z3与其方差贡献率构建出早胜牛里脊肉品质的综合评价模型Z.Z是主成分Z1、Z2、Z3的线性组合，即Z＝0.53Z1＋0.27Z2＋0.20Z3

根据综合评价模型，在形变量55%、速度50mm／min、初始力11N条件下，综合得分最高，其值可达1.34.

2.3 储藏过程中各质构指标的变化

2.3.1 硬度随储藏时间的变化

硬度是描述与食品变形或穿透产品所需的与力有关的质地特性，是食品保持形状的内部结合力.肌肉的硬度决定了肉的商品价值，其值的大小受结缔组织含量的影响［15］.如图1可知：早胜牛里脊肉贮藏1～5天时，肉的硬度随贮藏时间的增加而减小；当含水率小于21.5%时，含水率与硬度间呈一定正相关性［16］.Rahman［17］等指出硬度变化可能与蛋白质的变性有关.试验中，肉水分蒸发导致干耗，造成保水性改变，这对于肉的硬度具有一定的影响.第5天后，硬度有所回升，其可能与蛋白质的变性有关.

图1 硬度随储藏时间的变化

2.3.2 粘附性随储藏时间的变化

粘附性能够反映探头因样品的粘附作用而消耗的功.由图2可知：粘附性呈减少趋势，增加交替变化，但其变化范围较小.其可能原因为：随时间增加，微生物分解蛋白质所形成的多肽与水形成粘液附在肉的表面.试验中，粘液对探头的粘着作用影响了肉本身的粘附力，所以肉在贮藏过程中，粘附力的变化趋势较缓.

图2 粘附性随储藏时间的变化

2.3.3 内聚性随储藏时间的变化

内聚性反映的是食物在被咀嚼时抗损并保持其完整的性质.它也能够间接反映细胞间结合力的大小［18］.如图2所示，内聚性随贮藏时间增加而呈先减后增再减的趋势，但其总体变化范围不大.试验中内聚性变化范围较小，可能原因是试验中细胞内部结合键的强度变化不大，使得测试所得内聚性的值变化不大.

图3 内聚性随储藏时间的变化

2.3.4 咀嚼性随储藏时间的变化

咀嚼性是指将固体食品咀嚼到可吞咽时做功的大小.其在数值上等于硬度、内聚性和弹性三者的乘积.如图4所示，咀嚼性随贮藏时间的增加呈先增后减的趋势.有学者研究认为硬度与咀嚼性呈极显著正相关，咀嚼性随着含水率的下降而下降.

图4 咀嚼性随储藏时间的变化

2.3.5 弹性随储藏时间的变化

肉类中富含的丰富蛋白质能够与水化层形成网状结构，其对于外力具有一定抵抗能力，这种抵抗力即表现为肉的弹性.肉制品中的蛋白质在加工储藏过程中的物理化学性质变化能够影响其弹性.如图5所示，弹性随储藏时间的增加总体呈递减趋势.Salwa［19］认为，一定限度下，样品中的含水率对于其弹性影响较大，含水率和弹性呈正相关.试验中可能由于水分蒸发使得保水性发生变化，影响肉的弹性.

图5 弹性随储藏时间的变化

3 结论

早胜牛体格高大、肉质性能较好，是甘肃省特有牛种.试验中运用主成分分析方法对早胜牛里脊肉5个参数指标进行分析，确定了早胜牛里脊肉的最佳测定条件 .其最佳测定条件为形变量55%、速度50mm／min、初始力11N.并提取了三个主成分Z1、Z2、Z3，综合评价模型为Z＝0.60Z1＋0.24Z2＋0.16Z3.3个主成分能够作为早胜牛里脊肉的质构综合评价指标，综合评价模型可以用来评价早胜牛里脊肉的品质.在最佳测定条件下测定了早胜牛里脊肉各质构指标随时间的变化，储藏过程中各质构指标总体呈下降趋势.

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Application and Beef Texture Properties Analysis of Zaosheng Cattle

HE Xin-rui，REZIWANGULI Saimaiti，WU Zhong－yong，CHE Min-na，CHEN Shi-en＊
（College of Life Science and Engineering，Northwest University for Nationalities，Lanzhou 730124）

Objective In order to establish optimal texture evaluation conditions and assess comprehensively the tenderloin quality indicators of Zaosheng cattle.Methods The the texture detection range of conditions was built by single factor test.The optimum conditions was established within optimal detection range by principal component analysis.Each index varition during the storage time was detected under optimum condition.Results The optimum conditions was 11Nstarting force conditions，55%deformation，50mm／min speed.The comprehensive evaluation equation was Z＝0.57Z1＋0.23Z2＋0.20Z3.All texture indexes showed a downward trend during storage.Conclusion The comprehensive evaluation model could exhibit better the tenderloin quality of Zaoshen cattle under optimum conditions.

Zaosheng cattle；Texture；Principal components analysis

TS251.52

A

1009-2102（2016）03-0052-06

2016-08-20

教育部动物医学生物工程创新团队（IRT13091）；国家科技支撑计划项目（2015BAD29B05）.

赫欣睿（1991—），女，辽宁辽阳人，硕士研究生，主要从事食品安全与质量控制研究.